弄清纳米材料的一级结构对于理解纳米结构如何导致宏观材料功能是非常有价值的。纳米纤维素作为材料科学中一种可持续的构件正吸引着人们的注意。纳米纤维素的表面常采用聚合物接枝的方法对其表面进行化学改性，以调整材料的性能，如流变性改进剂中的粘弹性能和复合材料中的增强效果。然而，接枝聚合物的分子构象和核心纳米纤维素的扭曲等结构还不是很清楚。

近日，东京大学Shuji Fujisawa通过SAXS测量和分子动力学模拟相结合的方法，阐明了聚合物接枝碳纳米纤维在胶体分散体系中的结构。

文章要点

1）模拟结果较好地解释了实验结果，不仅研究了聚乙二醇与碳纳米纤维的构象，而且还研究了聚乙二醇碳纳米纤维与−碳纳米纤维界面的相互作用。氨基封端的聚乙二醇链通过带有羧酸基的盐桥结构锚定在CNF的表面。致密的接枝结构允许在CNF上形成聚合物刷层，这解释了CNF在溶剂中具有良好的胶体稳定性。

2）研究发现，刷层的存在影响了CNF的构象，并抑制了CNF核的扭曲。通过计算和实验相结合的分析，该方法也适用于其他体系，如甲苯和氯仿中的胶体分散体系，这种方法的通用性将使我们能够理解各种介质中的CNF结构。

3）此外，对结构和动力学的了解可以深入了解碳纳米纤维在制备薄膜、凝胶和复合材料等材料时的组装行为，这将导致材料中先进的力学、热和光学性能的发展。因此，这些结果不仅有助于理解胶体稳定的机理，而且有助于从分散体系中更好地设计CNF基材料。

参考文献

Shuji Fujisawa, et al, Structure of Polymer-Grafted Nanocellulose in the Colloidal Dispersion System, Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04138

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c04138